优质重庆高山贡米筛选及其理化成分与食味特性关系研究

邹 勇， 曾卓华， 方立魁， 钟 耕， 赵 祎

(重庆市粮油质量监督检验站1，重庆 400040)(重庆市农业技术推广总站2，重庆 401122)(西南大学食品科学学院3，重庆 400716)

水稻是重庆市第一大粮食作物，增加优质稻米供给是重庆市粮食产业结构调整的核心。高山贡米是重庆市着力打造的优质稻米，其种植区域平均海拔800 m以上，具有昼夜温差大、伏旱发生频率低、环境污染少等优越生态条件[1]。在重庆大力打造“好粮油”产品、发展品牌农业、加快推进农业供给侧结构调整的背景下，贡米之乡已经作为重庆优质水稻发展中心，写入了《重庆市粮油产业发展“十三五”规划》和《重庆市农业委员会关于进一步优化调整粮油产业结构的意见》。因此，筛选优质重庆高山贡米及研究其理化成分与食味特性关系对于重庆打造贡米之乡具有重要意义。

为打造地域特色，国内外学者对不同产地优质稻米进行了组分及食味品质的相关性分析。夏雨杰等[2]以江淮地区大米作为研究对象，以江苏产12种大米及市售3种大米作为研究对象，对比分析大米的外观品质、营养品质、食味值等品质，进而分析不同品种大米品质特性，为江淮大米品质鉴定提供了借鉴。Chen等[3]对中国西南地区常种植的36个籼稻品种在化学成分、黏度和食味值之间的相关性进行了研究，发现蛋白质和淀粉会影响黏度和食味品质，其中蛋白质含量主要通过直接影响大米淀粉的糊化品质与其食味值呈显著负相关，支链淀粉通过间接影响大米淀粉的糊化品质与其食味值呈显著负相关。He等[4]研究了黑龙江12个温带水稻品种的化学组成、结构与糊化、热力学、质构等理化性质的相关性，研究表明，直链淀粉、破损淀粉、蛋白质、脂肪和灰分对稻米的糊化、热力学、结晶度和质构特性起着重要的作用。关于重庆地区特色稻米研究，李杰等[1]梳理了贡米产业在品牌建设、科技支撑等方面存在的不足，但目前鲜有对重庆地区高山贡米品质特性的研究报道。

本研究从切实提高重庆高山贡米特色品牌资源的实际出发，筛选出高外观品质、高营养品质、高食味值，优质氨基酸配比的“三高一优”高山贡米品种进行推广，并通过对理化成分与食味值的关联性分析，为重庆高山贡米加工的适宜性研究提供理论基础，同时反向指导作物育种，结合技术组装集成，形成适宜不同区域的优质稻米绿色高效生产技术规范。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选用2020年度重庆高山贡米地区产31种晚中稻稻谷，三种市售对照大米(江西万年贡米、原阳大米、东北五常大米)。

氢氧化钠、盐酸、无水乙醇、碘、碘化钾、石油醚、Tris-HCl、过硫酸铵、冰醋酸，试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

6N-40砻谷碾米一体机，JSWL大米食味计，SOX606全自动脂肪测定仪，L-8900011001氨基酸分析仪，Multiskan FC酶标仪。

1.3 方法

1.3.1 稻谷的碾磨加工

将原料稻谷经除杂后由砻谷机脱去稻壳，得到的糙米放入碾米机中碾磨，并在实验过程中不断观察碾磨精度，参照GB/T 5502—2018《粮油检验 大米加工精度检验》，保证所有样品均达到一级精碾程度[5]。

1.3.2 大米外观品质测定

参照农业部行业标准NY 147—1988《中华人民共和国农业部米质测定方法》测定大米的外观品质，包括碎米率、黄米率、不完善粒、垩白度[6]。

1.3.3 大米营养品质测定

大米水分含量、脂肪含量、蛋白质含量、灰分、淀粉含量、直链淀粉含量均参照食品安全国家标准进行测定[7-12]，支链淀粉含量参照Chen等[3]的方法进行测定。

1.3.4 大米氨基酸含量的测定

样品经6 mol/L盐酸水解24 h，参考GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的测定》[13]，采用氨基酸自动分析仪测定。参考Biluca等[14]的方法计算氨基酸评分(Amino Acid Score，AAS)：1 g待测蛋白中该氨基酸占1 g标准蛋白质中该种必需氨基酸毫克数的比值。

AAS=Ax/As×100

式中：Ax为待测蛋白质中某种必需氨基酸含量/mg/g；As为FAO/WHO标准模式某种氨基酸含量/mg/g。

1.3.5 大米食味值的测定

食味值采用JSWL大米食味计测定。开机预热标准样品基准米校准后，测定并记录结果，重复试验3次，取平均值。

1.3.6 数据处理

利用SPSS V. 22.0进行实验数据统计、显著性差异分析和相关性分析，结果以X±SD表示，P<0.05表示显著性差异，P<0.01表示极显著差异。

2 结果与分析

2.1 重庆高山贡米的外观品质评价

测得的31种重庆高山贡米的外观品质如表1所示。在外观品质方面，31种重庆高山贡米的碎米率平均质量分数为20.49%，变异系数61.49%，数据之间的离散程度较高，其中能满足GB 1354—2018《大米》中关于一级籼米碎米率≤15%的重庆高山贡米为长寿三合米、梅坝贡米、孙家贡米等。同一碾磨程度下，夜郎贡米碎米率为63.13%，显著高于其他品种贡米(P<0.05)，鸡鸣贡米碎米率为1.72%，显著低于其他品种贡米(P<0.05)。碾米过程中产生的碎米率与稻谷的含水率和爆腰率相关。褚洪强[15]研究发现水分对于稻谷碎米率的影响显著，水分过低或过高都会影响碎米率。其中夜郎贡米的水分含量在31种样品中最低，因此可以推测其碎米率较高的原因与其较低的含水量有关。

黄粒米是指与正常米粒相比呈明显黄色的颗粒。黄粒米产生的原因主要有2种：1)被桔青霉、黄绿青霉等微生物分泌的色素浸染致黄；2)自身水分过高，从而还原糖中的羰基和氨基酸发生非酶促褐变从而导致大米变黄[16]。黄粒米不仅会影响大米的外观品质，也会影响大米的食用品质。因此，我国在大米质量标准中限定黄粒米率低于1%[17]。表1中31种样品中黄粒米率均平均值为0.38%，均不超过1%，符合国家标准。

大米的不完善粒包括未熟粒、虫蚀粒、病斑粒、生霉粒和糙米粒等尚有食用价值的米粒[18]。不完善粒的使用品质较低，也易受到虫、微生物等的侵害，不仅会影响稻谷储存安全，也会影响加工大米的出米率和外观质量。31种样品的平均不完善粒率为0.54%，变异系数为182.17%。虽然离散程度较高，但均符合国家标准。

垩白度是大米中垩白部位的面积占米粒投影面积的百分比[18]。表1中不同品种之间的垩白度平均值为6.06%，变异系数98.95%，离散程度高，体现了米质之间的显著性差异。其中，孙家贡米、栗子贡米、罗田贡米等均符合国标中垩白度限量标准。

表1 重庆高山贡米理化指标分析结果

2.2 重庆高山贡米营养品质评价

结合表1分析，31种重庆高山贡米的水分平均值为13.69%，变异指数为4.75%，变异指数较低，不同品种间水分含量差别较小。水分是影响大米硬度、黏度等的重要因素。除四院贡米和横山贡米外，其他品种高山贡米均符合国家标准中水分限量标准，夜郎贡米含水量较低，仅为11.75%。过低或过高的水分均会对大米的食味值产生影响[19]。因此在考虑水分含量阈值和控制值时，不能仅追求易于保存的低含水量，同时需要考虑食味值，将稻米水分含量控制在适宜范围。

灰分主要为大米中的无机盐类，如表1所示，31种重庆高山贡米的灰分平均质量分数为0.62%，其中荣昌区珍珠香米的最高，为1.51%，石龙贡米的最低，仅为0.22%。

脂肪含量与食味值密切相关[20]。如表1所示，31种重庆高山贡米的平均脂肪质量分数为2.03%，变异指数为39.75%，说明不同高山贡米品种间脂肪含量差异明显。所测样本中脂肪质量分数最高的为罗田贡米，4.16%；脂肪质量分数最低的石蟆硒贡米，为0.75%。现有稻米品质评价体系中，还未纳入脂肪含量这一指标。张敏等[21]研究发现，脂类含量高的稻米不仅食味值好，光泽等外观品质也有所提高，脂肪含量高是多数优质稻米品种所共有的特性。

31种重庆高山贡米的蛋白质平均质量分数为8.62%，变异指数为12.07%。其中蛋白质质量分数最高的为横山贡米12.9%，蛋白质质量分数最低的为孙家贡米7.75%。大米蛋白不仅是大米的重要营养成分，也影响着大米的蒸煮和食味值。研究表明，不同品种大米的蛋白质及其组分含量有一定的差异，这种差异性对稻米的食味和营养品质起着重要的作用[22]。

31种重庆高山贡米的淀粉质量分数平均值为70.03%，变异指数为4.44%，说明不同品种间的淀粉含量差异不明显。横山贡米的淀粉质量分数最高，为73.00%，千丘田贡米淀粉质量分数最低，为60.17%。大米淀粉主要分为直链淀粉和支链淀粉，不同淀粉中，直支链淀粉比例存在差异性，这也导致淀粉性质的不同[23]。重庆高山贡米的平均直链淀粉质量分数为19.44%，变异指数为4.83%，其中直链淀粉质量分数最高的为长寿三合米21.75%，最低为千丘田贡米17.5%。重庆高山贡米的平均支链淀粉质量分数为50.59%、变异指数为5.10%，夜郎贡米支链淀粉质量分数最高达到56.10%，千丘田贡米的支链淀粉质量分数最低为42.67%。多数研究者认为，直链淀粉对于大米品质的影响较大，但是也有少量研究发现支链淀粉中长短链比例与米饭质地相关联[24]。

2.3 重庆高山贡米氨基酸评价

氨基酸的含量和组成是评估大米营养品质的重要指标，决定了大米的营养价值[25]。31种重庆高山贡米及3种对照样本中均可检测出16种氨基酸，其种类及含量见表 2，不同品种的各氨基酸含量之间均存在显著性差异(P<0.05)。如表2所示，大米中氨基酸含量最高的是谷氨酸(Glu)，其次是天冬氨酸(Asp)、亮氨酸(Leu)和精氨酸(Arg)。总体来看，含量最高的必需氨基酸为Leu，其次是缬氨酸(Val)和苯丙氨酸(Phe)，这3种必需氨基酸是最容易摄入人体内，与蛋白质含量的关系也较密切。此外，赖氨酸(Lys)为谷物中的第一限制性氨基酸，与其他谷物相比，大米中Lys含量更高[26,27]，本研究所测31种重庆高山贡米的Lys含量在219.65～551.7 mg/100 g，平均值为317.97mg/100 g，其中横山贡米Lys含量为551.70 mg/100 g，是对照品万年贡米的2.08倍，原阳大米的1.45倍，东北五常大米的2.19倍。此外，大德桂花米、夜郎贡米、孙家贡米也具有较高的Lys含量。氨基酸评分(AAS)是食品中某种必需氨基酸含量与FAO/WHO评分标准中相应必需氨基酸含量比值计算而来，能够反映蛋白质中限制性氨基酸的缺乏水平。如图1所示，31种重庆高山贡米的平均AAS评分为69.2，其中孙家贡米AAS评分显著高于其他高山贡米品种，并且显著高于对照品江西万年贡米与东北五常大米(P<0.05)。

图1 重庆高山贡米必需氨基酸AAS评分图

表2 重庆高山贡米氨基酸含量mg/100 g

续表2

2.4 重庆高山贡米食味值评价

通过对31种重庆高山贡米和3种对照品的食味值分析，结果如图 2所示，31种重庆高山贡米中孙家贡米的食味值评分最高，达到88.5分，与东北五常大米无显著性差异(P>0.05)，显著高于江西万年贡米和原阳大米(P<0.05)。

2.5 重庆高山贡米外观品质与食味值相关性分析

碎米率与食味值关联性分析，相关系数r=-0.423 1，P<0.05，说明相关系数有统计学意义，碎米率与食味值呈显著负相关。施利利等[28]通过对相同品种不同整精米率大米的蒸煮特性以及米饭中整粒和碎粒的质构特性进行了研究发现，碎米的硬度和黏附力小于整米的硬度和黏附力，整米的食味值显著高于碎米的食味值。由于碎米的水分渗透的路线增多，渗透路线变短，因此其吸水速度比整米粒快，其断面淀粉使米粒表面成浆糊状，食味品质较差[29]。黄粒米率、不完善粒与食味值关联分析P>0.05，黄粒米率、不完善粒与食味值无显著相关性。垩白度与食味值关联性分析，相关系数r=-0.36，P<0.05，说明相关系数有统计学意义，垩白度与食味值显著负相关。大米垩白度主要影响米饭的硬度，这可能由于原料米垩白部分淀粉粒的疏松结构在加水加热糊化之后，米饭在一定压力条件下更容易变形，应力性较差，因而硬度较低[30]。同时，垩白度高的大米淀粉分子之间排列疏松，在加工过程中容易破碎产生碎米，整精米率下降，影响米饭的完整性，所以蒸煮后整体形态较差，垩白部位较其他部位更容易糊化，影响米饭的口感[31]。

2.6 重庆高山贡米营养组分与食味值相关性分析

水分、灰分、脂肪、淀粉、支链淀粉与食味值关联分析P>0.05，水分、灰分、脂肪、淀粉、支链淀粉与食味值之间无显著相关性。蛋白质与食味值关联性分析，非正态相关系数r=-0.836 9，P<0.05，蛋白质与食味值显著负相关。Khatun等[32]研究发现，蛋白质含量与米饭的黏稠度显著相关，蛋白质增加了米粒结构的紧密型，蒸煮时间延长或者淀粉糊化率降低，米饭松散且硬。蛋白质含量过高导致米饭变硬，过低则导致营养品质变差，因此适中的蛋白质含量对大米品质至关重要。直链淀粉与食味值关联性分析，相关系数r=-0.625 4，P<0.05，直链淀粉与食味值显著相关。Zhu等[33]研究发现直链淀粉含量不但影响大米的膨胀率和吸水率，亦影响米饭的颜色、光泽、黏性及硬度。

图2 重庆高山贡米食味值评分图

2.7 重庆高山贡米氨基酸含量与食味值相关性分析

Asp、丝氨酸(Ser)、Glu、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、半胱氨酸(Cys)、Val、蛋氨酸(Met)、异亮氨酸(lle)、酪氨酸(Tyr)、Lys、组氨酸(His)与食味值关联性分析结果P>0.05，说明上述氨基酸与食味值之间无显著相关性。Leu与食味值关联性分析，相关系数r=-0.331 4，P<0.05，说明Leu与食味值呈负相关。Phe与食味值关联性分析，相关系数r=-0.369 4，P<0.05，Phe与食味值显著性负相关。Arg与食味值关联性分析，r=-0.401 7，P<0.05，Arg与食味值显著性负相关。不同氨基酸组成的食物风味不同，参与风味物质合成的氨基酸被称为呈味氨基酸，呈味氨基酸主要分为鲜味氨基酸、甜味氨基酸和苦味氨基酸，其中苦味氨基酸主要有Val、lle、Leu、Tyr、Phe、Lys、His和Arg[34]。根据氨基酸呈味特性，可以推测重庆高山贡米的氨基酸成分中一些苦味氨基酸中与食味值显著负相关。

3 结论

通过对31种重庆高山贡米的外观品质、组分含量、氨基酸含量和食味值品质进行了测定和差异性分析，继而分别考察了外观品质、组分含量、氨基酸含量与食味值之间的相关性。结果表明重庆高山贡米品种之间各组分含量差异较大且对其食味值有不同程度的影响。通过对31种重庆高山贡米进行筛选，以食味值为主要评判指标，结合外观品质、基础组分含量以及氨基酸含量，得到最佳稻米品种为孙家贡米。外观品种中碎米率和垩白度均与食味值显著负相关，营养组分中蛋白质和直链淀粉含量与食味值显著负相关，氨基酸中Leu、Phe、Arg与食味值显著负相关。通过重庆高山贡米的筛选及食味值相关指标的研究，可以反向指导作物育种，结合技术组装集成，形成适宜不同区域的高山贡米绿色高效生产技术规范。